Μονοφασικοί πυκνωτές πολλαπλών ταχυτήτων
Οι μονοφασικοί κινητήρες επαγωγής είναι διαθέσιμοι για λειτουργία χωρίς έλεγχο ταχύτητας. Σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να αλλάξετε την ταχύτητα, χρησιμοποιούνται συχνότερα κινητήρες με αλλαγή στον αριθμό των ζευγών πόλων.
Γενικά, μπορούν να εφαρμοστούν 3 διαφορετικές μέθοδοι για την αλλαγή της ταχύτητας ενός μονοφασικού κινητήρα. Το ένα είναι ότι ο στάτορας περιέχει 2 πλήρη σετ περιελίξεων, το καθένα για διαφορετικό αριθμό πόλων. Στη συνέχεια, σύμφωνα με την Εξίσωση 2, λαμβάνονται διαφορετικές ταχύτητες στην ίδια συχνότητα δικτύου. Οι άλλες 2 μέθοδοι είναι να αλλάξετε την τάση στους ακροδέκτες του κινητήρα ή να αλλάξετε τον αριθμό των στροφών στο κύριο τύλιγμα διακλαδίζοντας από αυτό.
Η μέθοδος που βασίζεται στη χρήση 2 σετ περιελίξεων χρησιμοποιείται κυρίως για κινητήρες χωρισμένης φάσης και κινητήρες εκκίνησης πυκνωτών. Μέθοδοι που βασίζονται στη διακύμανση της τάσης ή στη χρήση περιελίξεων με σπείρωμα χρησιμοποιούνται κυρίως για κινητήρες πυκνωτών με μόνιμα μεταγωγική χωρητικότητα.
Επί του παρόντος, χρησιμοποιούνται ευρέως για την οδήγηση διαφόρων μηχανισμών ασύγχρονοι κινητήρες πυκνωτών πολλαπλών ταχυτήτων (ηλεκτρικοί κινητήρες με μία χωρητικότητα σταθερής ενεργοποίησης)… Αυτός ο τύπος ηλεκτροκινητήρων δεν απαιτεί πρόσθετα στοιχεία που απαιτούνται για τη σύνδεση στο δίκτυο και σας επιτρέπει επίσης να αλλάξετε απλώς την κατεύθυνση περιστροφής του άξονα. Για να γίνει αυτό, αρκεί να αλλάξετε τα άκρα των κύριων ή βοηθητικών περιελίξεων στο κύκλωμα.
V κινητήρες πυκνωτών τα βασικά κυκλώματα για την ενεργοποίηση των πηνίων που φαίνονται στο σχ. 1. Το πιο διαδεδομένο είναι το λεγόμενο Παράλληλη σύνδεση των περιελίξεων (Εικ. 1, α). Όπως φαίνεται από το σχήμα, οι περιελίξεις του στάτη συνδέονται παράλληλα με την παροχή ρεύματος. Ο πυκνωτής αλλαγής φάσης C συνδέεται σε σειρά με το βοηθητικό τύλιγμα.
Η τιμή της χωρητικότητας του πυκνωτή επιλέγεται από τις συνθήκες παροχής του απαιτούμενου χαρακτηριστικά των ηλεκτροκινητήρων… Κατ' αρχήν, στους κινητήρες πυκνωτών, η χωρητικότητα επιλέγεται έτσι ώστε η μετατόπιση φάσης των ρευμάτων στην κύρια και στις βοηθητικές περιελίξεις στην ονομαστική λειτουργία να είναι κοντά στις 90 °. Σε αυτή την περίπτωση, ο κινητήρας έχει την καλύτερη ενεργειακή απόδοση στο σημείο λειτουργίας, αλλά οι εκκινήσεις χαλάνε.
Ρύζι. 1. Σχέδια σύνδεσης περιελίξεων ασύγχρονων κινητήρων
Η αλλαγή στη συχνότητα περιστροφής των κινητήρων πυκνωτών πραγματοποιείται πιο συχνά αλλάζοντας τον αριθμό των ζευγών πόλων… Για το σκοπό αυτό, είτε δύο σετ περιελίξεων με διαφορετικό αριθμό πόλων, είτε ένα σετ, με αλλαγή στον αριθμό των πόλων, τοποθετούνται στον στάτορα.
Σε εκείνες τις περιπτώσεις όπου δεν απαιτείται σημαντικό εύρος ελέγχου ταχύτητας, χρησιμοποιείται η απλούστερη μέθοδος— αλλαγή στον αριθμό των στροφών του πηνίου εργασίας… Σε αυτήν την περίπτωση, όταν η τάση δικτύου παραμένει αμετάβλητη, το μέγεθος της μαγνητικής ροής του ηλεκτροκινητήρα και, επομένως, η ηλεκτρομαγνητική ροπή και η ταχύτητα του ρότορα αλλάζουν.
Κινητήρες δύο ταχυτήτων με περιελίξεις με σπείρωμα
Προηγουμένως αναφέρθηκε ότι η ταχύτητα ενός μονοφασικού κινητήρα μπορεί να αλλάξει είτε αλλάζοντας την τάση στους ακροδέκτες του είτε αλλάζοντας τον αριθμό στροφών του δευτερεύοντος τυλίγματος του.Η πρώτη μέθοδος απαιτεί τη χρήση αυτομετασχηματιστή και χρησιμοποιείται κυρίως για κινητήρες πυκνωτών με μόνιμα ενεργοποιημένο συμπυκνωτή, με ανεμιστήρα άξονα.
Με έναν αυτόματο μετασχηματιστή μπορείτε να πάρετε περισσότερες από 2 ταχύτητες. Η αλλαγή στον αριθμό των στροφών της κύριας περιέλιξης λαμβάνεται με διακλάδωση από αυτήν. Τότε ο στάτορας έχει 3 περιελίξεις: πρωτεύον, ενδιάμεσο και βοηθητικό. Τα 2 πρώτα πηνία έχουν τον ίδιο μαγνητικό άξονα, δηλ. το ενδιάμεσο τύλιγμα τυλίγεται στις ίδιες εγκοπές με το κύριο τύλιγμα (πάνω από αυτό).
Η πρακτική εφαρμογή αυτής της μεθόδου είναι η εξής. Στις υποδοχές του στάτορα, εκτός από τα καλώδια των περιελίξεων λειτουργίας (RO) και πυκνωτή (KO), τοποθετούνται τα καλώδια της πρόσθετης περιέλιξης (DO). Ως αποτέλεσμα του συνδυασμού διαφορετικών κυκλωμάτων μεταγωγής περιελίξεων (Εικ. 2), θα είναι δυνατό να ληφθούν διαφορετικά μηχανικά χαρακτηριστικά του ηλεκτροκινητήρα με σταθερή τάση τροφοδοσίας.
Ρύζι. 2. Διαγράμματα σύνδεσης των περιελίξεων του στάτορα ενός κινητήρα πυκνωτή πολλαπλών ταχυτήτων σε ελάχιστη (a), αυξημένη (b) και μέγιστη ταχύτητα (c)
Κατά τη διαδικασία ρύθμισης της ταχύτητας περιστροφής σε ηλεκτρικούς κινητήρες πυκνωτών πολλαπλών ταχυτήτων, συμβαίνουν μεταβατικές διεργασίες που σχετίζονται με μια αλλαγή στα κυκλώματα μεταγωγής των περιελίξεων του στάτη.Αυτές οι διεργασίες συμβαίνουν, κατά κανόνα, σε συνεχή μαγνητικά πεδία και μπορούν να προκαλέσουν σημαντικά ρεύματα εισόδου και υπερτάσεις στις περιελίξεις του κινητήρα και στον πυκνωτή μετατόπισης φάσης.
Κινητήρες δύο ταχυτήτων με 2 σετ πηνίων
Τοποθέτηση 2 σετ πηνίων π.χ. 2 κύρια πηνία και 2 βοηθητικά πηνία, απαιτεί σημαντική αύξηση του μεγέθους. Για τη μείωση αυτών των διαστάσεων, χρησιμοποιείται συχνά μια βοηθητική ή χαμηλής ταχύτητας σύνδεση περιέλιξης, όπου ο αριθμός των περιελίξεων είναι μικρότερος από τον αριθμό των πόλων.
Στο σχ. Το 3 δείχνει το διάγραμμα σύνδεσης των περιελίξεων για 4 και 6 πόλους (περίπου 1435 και 950 rpm στα 50 Hz). Εξωτερική περιέλιξη — Κύρια περιέλιξη 4 πόλων. Ακολουθεί η κύρια περιέλιξη 6 πόλων. Το τρίτο είναι ένα 4-πολικό βοηθητικό τύλιγμα με μόνο 2 ομάδες περιελίξεων. Το εσωτερικό πηνίο είναι ένα βοηθητικό πηνίο 6 πόλων με μόνο 2 ομάδες πηνίων.
Ρύζι. 3. Διάγραμμα καλωδίωσης κινητήρα 2 ταχυτήτων (4 και 6 πόλων).
Στο σχ. 3 και οι δύο βοηθητικές περιελίξεις έχουν μειωμένο αριθμό ομάδων περιελίξεων. Μπορείτε επίσης να φτιάξετε το κύριο πηνίο του ίδιου τύπου.
Ας δούμε 2 παραδείγματα. Η περιέλιξη στάτορα για 4 και 8 πόλους μπορεί να έχει μια κανονική κύρια περιέλιξη 4 πόλων και 3 άλλες περιελίξεις με μειωμένο αριθμό ομάδων περιέλιξης, δηλ. Κύρια περιέλιξη 8 πόλων με 4 ομάδες περιέλιξης, βοηθητική περιέλιξη 4 πόλων με 2 ομάδες περιέλιξης και βοηθητική περιέλιξη 8 πόλων με 4 ομάδες περιέλιξης.
Η περιέλιξη του στάτη για 6 και 8 πόλους μπορεί να έχει μια κανονική κύρια περιέλιξη 6 πόλων, δύο περιελίξεις 8 πόλων με μειωμένο αριθμό ομάδων, δηλ. Κύριο τύλιγμα 8 πόλων και βοηθητικό τύλιγμα 8 πόλων με ομάδες 4 πόλων το καθένα και βοηθητικό τύλιγμα 6 πόλων με 2 ομάδες περιέλιξης. Η 6πολική βοηθητική περιέλιξη μπορεί επίσης να σχεδιαστεί ως κανονική περιέλιξη, δηλ.με 6 ομάδες πηνίων.
Στο σχ. Το 4 δείχνει ένα διάγραμμα ενός κινητήρα χωρισμένης φάσης 2 σταδίων με 2 περιελίξεις και δείχνει επίσης τη σύνδεση με το δίκτυο. Οι συνδέσεις γίνονται με τέτοιο τρόπο ώστε να απαιτείται μόνο 1 διακόπτης εκκίνησης. Αυτός ο διακόπτης εκκίνησης θα πρέπει να ανοίγει στο 75 έως 80% της σύγχρονης ταχύτητας του πηνίου χαμηλής ταχύτητας.
Ρύζι. 4. Διάγραμμα κινητήρα χωρισμένης φάσης δύο ταχυτήτων
Εάν το σχήμα που φαίνεται στην εικ. 4, χρησιμοποιείται για κινητήρα εκκίνησης πυκνωτή, στη συνέχεια είτε 1 πυκνωτής συνδεδεμένος σε σειρά με τον διακόπτη εκκίνησης είτε 2 πυκνωτές, ο 1 από τους οποίους συνδέεται σε σειρά με τον ακροδέκτη P2 και ο άλλος με τον ακροδέκτη P21.
Εάν ο κινητήρας μπορεί πάντα να εκκινηθεί με σύνδεση που αντιστοιχεί στην ίδια ταχύτητα, τότε μπορεί να παραλειφθεί μία από τις βοηθητικές περιελίξεις. Σε αυτήν την περίπτωση, η εκκίνηση είναι εν μέρει ή πλήρως αυτοματοποιημένη.
Ασύγχρονοι μονοφασικοί ηλεκτροκινητήρες πολλαπλών ταχυτήτων DASM
Για την επίτευξη υψηλών ταχυτήτων σε οικιακές συσκευές, απαιτούνται συχνά ηλεκτρικοί κινητήρες με υψηλή αναλογία στροφών ρότορα. Για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιούνται μονοφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες πυκνωτών με αριθμούς πόλων 2/12. 2/14; 2/16; 2/18; 2/24 και ακόμη υψηλότερα.
Ωστόσο, η παραγωγή κινητήρων με μεγάλη αναλογία πόλων είναι τεχνολογικά δύσκολη, επομένως χρησιμοποιούνται διαφορετικοί τύποι μηχανικών μετατροπέων ταχύτητας, καθώς και μετατροπείς συχνότητας ημιαγωγών της τάσης τροφοδοσίας.
Πιο απλά, η ταχύτητα περιστροφής σε μικρά όρια για αυτούς τους κινητήρες ρυθμίζεται με αλλαγή της τάσης τροφοδοσίας. Για αυτό, πρόσθετες αντιστάσεις ή τσοκ συνδέονται σε σειρά με το πηνίο.
Πίσω στην ΕΣΣΔ, αναπτύχθηκαν κινητήρες πυκνωτών δύο ταχυτήτων των τύπων DASM-2 και DASM-4 με 16/2 πόλους για να οδηγούν οικιακά αυτόματα πλυντήρια ρούχων.
Ο κινητήρας DASM -2 έχει σχεδιαστεί για να οδηγεί αυτόματα πλυντήρια ρούχων χωρητικότητας 4 — 5 kg στεγνού λευκού υφάσματος. Αρχικά σχεδιάστηκε για ισχύ 75/400 W στις 390/2750 σ.α.λ.
Ρύζι. 5. Ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας πυκνωτή δύο ταχυτήτων, τύπου DASM-2
Στο σχ. Το 5 δείχνει τα διαγράμματα για τη σύνδεση των κινητήρων DASM-2 και DASM-4 στο δίκτυο ισχύος. Όπως φαίνεται από το σχήμα, ο κινητήρας DASM-2 έχει τέσσερις περιελίξεις στάτορα. Η κύρια και η βοηθητική περιέλιξη συνδέονται παράλληλα.
Ο κινητήρας DASM-4 σε χαμηλή ταχύτητα είναι κατασκευασμένος με τριφασική σύνδεση αστέρα και σε υψηλή ταχύτητα - με παράλληλη σύνδεση των περιελίξεων του στάτορα. Ένα ρελέ θερμοκρασίας RK-1-00 είναι προσαρτημένο στον στάτορα του κινητήρα για την προστασία των περιελίξεων σε καταστάσεις υπερφόρτωσης και βραχυκυκλώματος. Οι κανονικά κλειστές επαφές του ρελέ συνδέονται στον κοινό ακροδέκτη του στάτορα κινητήρα.
Ρύζι. 5. Σχέδια σύνδεσης ηλεκτρικών κινητήρων δύο ταχυτήτων στο δίκτυο τροφοδοσίας: α- Ηλεκτρικός κινητήρας DASM-2. β — ηλεκτροκινητήρας DASM-4. ΠΑΩ. — κύρια περιέλιξη. V.O, — βοηθητικό πηνίο. 1 — κοινή έξοδος πηνίων χαμηλής και υψηλής ταχύτητας. 2 — άκρο της βοηθητικής περιέλιξης υψηλής ταχύτητας. 3 — η αρχή της κύριας περιέλιξης με υψηλή ταχύτητα. 4 — η αρχή της βοηθητικής περιέλιξης χαμηλής ταχύτητας. 5 — η αρχή της κύριας περιέλιξης σε χαμηλή ταχύτητα. Cp — πυκνωτής λειτουργίας; Cn — πυκνωτής εκκίνησης. Ρελέ θερμικής προστασίας RT, τύπου RK-1-00; Ρελέ εκκίνησης RP, τύπου RTK-1-11. P1, P2 — επαφές του ελεγκτή.